Главная Обратная связь

Дисциплины:






Электрофильтры серии УГ

Общие положения

Технологический расчет электрофильтра заключается в расчете площади его активной зоны по заданному количеству очищаемого газа и рекомендуе-мой скорости его в электрофильтре, определении электрических параметров работы электрофильтра и эффективности очистки газа в нем.

Порядок расчета.

1) Выбирается тип электрофильтра.

2) Задается скорость газа в электрофильтре.

3) Определяется площадь активного сечения электрофильтра по формуле:

(1)

 

4) Выбирается по каталогу типоразмер электрофильтра с активной площадью близкой к расчетной площади F.

5) По величине активной площади Fa выбранного электрофильтра уточняется скорость газа в электрофильтре по формуле

v = V / Fa∙3600 (2)

6) Вычисляется коэффициент β выражающий отношение плотности газов в рабочих условиях к их плотности при t = 20 0C и p = 101,3 кПа:

 

(3)

 

где рбар барометрическое давление, Па; р – избыточное давление или разряжение в газоходе перед электрофильтром, Па; t – температура газа оС.

7) Критическую напряженность электрического поля при отрицательной короне рассчитываем по формуле

 

, В/м (4)

где β – отношение плотности газа в рабочих условиях к плотности газа при температуре 20оС и р=101,3 кПа

8) Критическое напряжение короны или разность потенциалов между корони-рующим и осадительным электродами рассчитываем по формуле

 

(5)

где Н – расстояние между коронирующими и осадительными электродами, м; d – рассто-яние между соседними коронирующими электродами в ряду,м.

 

Параметр d определяется по таблице 1.

 

Таблица 1 – Значения параметра d для электрофильтров серии УГ

Марка электро-фильтра УГ2-2-10; УГ1-3-10; УГ1-2-15; УГ1-315 УГ2-4-74 УГ3-3-26; УГ3-4-26   УГ2-4-74 УГ3-3-88; УГ3-4-88 УГ2-3-26; УГ3-4-88 УГ2-3-26 УГ2-3-53 УГ2-4-26 УГ3-3-ИБ УГ2-3-37 УГ2-4-37 УГ2-3-74 УГ2-4-53 УГ3-3-177 УГ3-4-177 УГ3-3-230 УГ3-4-230 УГ3-3-265 УГ3-4-265
d,м 0.23 0,19 0,17 0,15 0.14 0.12 0,11 0,1 0,1 0,1

9) Определим линейную плотность тока короны I0, A для пластинчатого электрофильтра по формуле

(6)

где U – на ряжение, приложенное к электродам, В; коэффициент k может быть принят равным k=2,1∙10-4 м2/(B∙c), коэффициент ν зависящий от взаимного расположения элек-тродов (от значения Н/d ) определяется по таблице 2:



 

Таблица 2 – значения коэффициента ν

 

H/d 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5
ν 0,08 0,068 0,046 0,035 0,027 0,022 0,0175 0,015 0,013 0,0115

 

 

10) Рассчитаем напряженность поля в пластинчатом электроде:

 

(7)

где ɛ0=8,85∙10-12 Ф/м.

11) Находим динамическую вязкость отдельных компонентов газовой смеси по формуле:

(8)

где Т – абсолютная температура газа, К; С – постоянная Сезерленда для воздуха С = 124, азота С=114, водяного пара С=961, двуокиси углерода С=254, окиси углерода С= 100, аммиака С=626, двуокиси серы С=396, кислорода С=131.

12) Находится молекулярная масса газовой смеси по формуле

(9)

13) Находится отношение величин молекулярной массы смеси Мсм и динамической вязкости газовой смеси µсм:

(10)

14) По полученному значению суммы определяется вязкость газовой смеси

(11)

15) Определяется теоретическая скорость движения заряженных частиц различного радиуса ri к осадительным электродам электрофильтра по формуле

(12)

 

16) Рассчитывается удельная поверхность осаждения по формуле:

 

(13)

17) Фракционная степень очистки рассчитывается по формуле

(14)

где L – длина осадительного электрода по паспорту электрофильтра; Н – расстояние между коронирующим и осадительным электродами; viскорость движения заряженных частиц различного радиуса.

При расчете фракционной степени очистки необходимо принимать значения эффективной скорости по таблице 3.

18)Общая степень очистки газа в электрофильтре определяется по формуле

(15)

где Фi –содержание частиц разных фракций по массе,%

 

Таблица 3- Действительные значения эффективной скорости

 

r, мкм 0,5 2.5
v,п.д.,10-2 м/с 3.67 18,03 36,07 72,15 108.22 144,3 180,37

 

 

Характеристика фильтров серии ЭГА

 

Электрофильтры ЭГА (электрофильтры горизонтальные модификации А общепромышленного применения для очистки газов с температурой до 330оС при разряжении до 5 кПа. На электроды подается выпрямленный электрический ток с напряжением 50-80 кВ.

В обозначении электрофильтра: 1-я цифра-количество секций, 2-я цифра-количество газовых проходов, 3-я цифра-высота электродов, 4-я цифра-количество элементов в осади-тельном электроде, 5-я цифра-количество электрических полей по длине электрофильтра, 6-я цифра-температура в электрофильтре,оС, 7-я цифра-разрежение в электрофильтре.

Фильтры ЭГА используются для обеспыливания неагрессивных невзрывчатых газов в энергетике, промышленности строительных материалов, в цветной и черной металлургии и др. Рекомендуемая скорость газа в электрофильтре 1 м/с. Радиус корони-рующего электрода R1= 1∙10-3 м.

Расстояние между осадительными электродами 300 мм, между коронирующими в линии 160 мм, между осадительными и коронирующими 150 мм.

Подвижность ионов может быть принята k=2,1∙10-4 м2/(B∙c)

 

1 - вход запыленного газа; 2 - выход очищенного газа; 3 – газораспределительная решетка; 4 - подвод тока высокого напряжения; 5 - коронирующий электрод; 6 - осадительный элек-трод; 7 - встряхивающий механизм коронирующих электродов; 8 - встряхивающий меха-низм осадительных электродов;. 9 - корпус; 10 - бункер; 11 - перегородки для уменьшения перетоков газа через бункер; 12 - подъемная шахта; 13 - газораспределительные объемные элементы МЭИ; 14 - конфузорный отвод дымовых газов; 15 - смотровые люки в бункерах

 

Рисунок 1- Трехпольный двухсекционный электрофильтр ЭГА.

Таблица 3 – Технические характеристики электрофильтров ЭГА

 

Типораз-мер Высота элек- тродов, м Длина поля, м Число полей Пло-щадь сече-ния,Fa, м2 Общая площадь осажде-ния,Fоб, м2 Габариты электрофильтра,м
длина ширина высота
ЭГА1-10-6-4-2 6,0 2,56 16,5 9,26 3.2 12,4
ЭГА1-10-6-4-3 6,0 2,56 16,5 13,44 3,2 12,4
ЭГА1-10-6-6-2 6,0 3,84 16,5 11.82 3,2 12,4
ЭГА1-10-6-6-3 6,0 3,84 16,5 17,28 3.2 12,4
ЭГА1-14-7,5-4-3 7,5 2.56 28.7 13,44 4,4 13,9
ЭГА1-14-7,5-4-4 7,5 2.56 28,7 17,62 4,4 13,9
ЭГА1-14-7.5-6-2 7,5 3,84 28,7 11,82 4,4 14,9
ЭГА1-14-7,5-6-3 7,5 3,84 28,7 17,28 4,4 14,9
ЭГА1-20-7,5-4-3 7,5 2,56 13,44 6.2 15,4

Электрофильтры серии УГ

Производительность электрофильтров серии УГ составляет в зависимости от типо-размера от от 36 000 до 1млн м3/ч с температурой до 250 оС. Допустимая концентрация пыли 50 г/м3. Радиус коронирующего электрода 1- 3 мм. Другие параметры приведены в таблице 4.

 

Таблица 4 – технические характеристики электрофильтров серии УГ (унифицированные горизонтальные)

Показатели УГ1-2-10 УГ1-3-10 УГ1-2-15 УГ2-4-74 УГ3-3-88 УГ3-4-88 УГ1-3-15 УГ2-3-26 УГ-2-4-26 УГ-2-3-37 УГ2-4-37
Площадь актив-ного сечения.м2
К-во полей
Шаг между одноименными электродами, мм
Активная высота электродов 4.2 4.2 4.2 7.46 12,16 12,16 4.2 7,46 7,46 7,46 7.46
Активная длина поля 2,51 2,51 2.51 2,51 3,95 3.95 2,51 2,51 2,51 2,51 2,51
Общая площадь осаждения элек-тродов, м2
Габариты элек-трофильтра ,м                      
Длина 9,6 14,1 9,6 18,6 18,8 24.8 14,1 14,1 18,6 14,1 18,6
Высота 12,3 12,3 12,3 15.4 21,8 21.8 12,3 15,4 15.4 15.4 15,4
Ширина по осям крайних опор 4.5 12,0 9,0 9.0 4,5 4.5 4,5 9,0

 

 

Продолжение таблицы 4 - технические характеристики электрофильтров серии УГ

 

Показате-ли У2-3-53 УГ2-4-53 У2-3-74 УГ3-3-ИБ УГ3-4-115 УГ3-3-177 УГ3-4-177 УГ3-3-230 УГ3-4-230 УГ3-3-265 УГ3-4-265
Площадь активного сечения.м2
К-во полей
Шаг меж-ду одно-именными электро-дами, мм
Активная высота электродов 7.46 7.46 7.462 12.16 12,16 12,16 12.162 12.16 12.16 12.16 12.16
Активная длина поля 2,51 2,51 2.51 3,95 3,95 3.95 3,95 3.95 3,95 3,95 3,95
Общая площадь осаждения электро-дов, м2
Габариты электро-фильтра ,м                      
Длина 14,1 18,6 14,1 18,8 24,8 18.8 24,8 18,8 24,8 18,8 24,8
Высота 15,4 15,4 15,4 21.8 21,8 21.8 21.8 21,8 21.8 21.8 21,8
Ширина по осям крайних опор 12,0 12,0 12,0 18.0 18,0 24.0 24,0 27.0 27,0

 

Пример расчета. Требуется подобрать тип электрофильтра по каталогу, рассчитать его электрические параметры и степень очистки газа в нем, исходя из следующих данных:

Количество газа V=27 000 м3/ч;

Температура газа t=150 0С;

Разрежение в системе p=1960 Па;

Содержание пыли в газе q=10 г/м3;

Барометрическое давление pбар=1,0,13∙105 Па.

Состав газа: 13 % СО2, 6,5 % О2, 8,5 % Н2О и 72 % N2.

Фракционный состав пыли характеризуется следующими данными:

 

Средний радиус частиц, ri, мкм 0,5 2,5 5,0
% (по массе)

 

 

Расчет. Принимаем к установке электрофильтр типа УГ. Задавшись скоростью газа в электрофильтре ν = 1 м/с, рассчитываем площадь активного сечения:

 

Выбираем по каталогу электрофильтр типа УГ1-2-10, у которого площадь активного сечения составляет 10 м2. Уточняем скорость газа в электрофильтре:

c =27 000 / (3600∙10)=0,75 м/с.

 

По технологической характеристике электрофильтра, характеристике газа и содержащейся в нем пыли рассчитываем электрические параметры и степень очистки газа.

Вычисляем относительную плотность газа по формуле:

Критическую напряженность электрического поля при отрицательной короне рассчитываем по формуле (10). Для принятого электрофильтра радиус коронирующего электрода R1=1∙10-3 м:

Критическое напряжение короны или разность потенциалов между коронирующим и осадительным электродами при возникновении коронного разряда в пластинчатом электрофильтре определяется по формуле(11). В принятом электрофильтре расстояние между осадительным и коронирующим электродом исходя из таблицы 4: Н=0,275/2=0,1375 м; а расстояние между соседними коронирующими электродами в ряду d = 0, 275 м.

Линейную плотность тока короны для пластинчатого электрофильтра определяем по формуле (6). Подвижность ионов k для средних условий коронного разряда может быть принята равной 2,1∙10-4 м2/В∙с. При Н/d=0,1375/0,275=0,5; v=0,05.

По паспортным данным электрофильтра рассматриваемого типа, напряжение, приложенное к электродам, должно составлять 80 кВ. Тогда по формуле (6)

 

Напряженность поля в пластинчатом электрофильтре определяем по формуле (13). Диэлектрическая проницаемость вакуума

Тогда

5.27∙105 В/м

 

Находим динамическую вязкость газовой смеси, пользуясь уравнением.

Вязкость отдельных компонентов газовой смеси рассчитываем по формуле (14):

Молекулярную массу газовой смеси находим по формуле (15)

Мсм=0,13∙ 44+0.065∙ 32 +0,085∙ 18 +0,72∙ 28 = 29,48 кг/моль

 

Определяем параметр D по формуле (16)

D= Мсм см = (0,13∙ 44/0,205 +0.065∙ 32,0.281 +0,085∙ 18/0,172 + 0,72∙ 28/0,236) ∙ 10-4 =129,6∙104.

 

Тогда µсм= Мсм/D=29,48 / 129,6∙104= 0,227∙10-4 Па∙с

Определяется теоретическая скорость движения заряженных частиц различного радиуса ri к осадительным электродам электрофильтра по формуле (18). Для частиц с размером 2.5 мкм:

 

v2,5 = 0,018∙ 10-10 (5,27∙ 105)2∙2,5∙10-6 /0,227∙ 10-4 = 5,5056∙ 10-2 м/с

 

Расчитанные параметры внесем в таблицу:

ri, мкм 2,5
vi∙10-2, м/с 5,5 72.15 144,3 216,45 288,6 360.75

 

В дальнейших расчетах учитывается действительная скорость, которая в два раза меньше расчетной.

 

Рассчитывается удельная поверхность осаждения по формуле (19)

Так как для электрофильтра УГ1-2-10 общая поверхность осаждения осадительных электродов составляет 420 м2, то:

f = 420∙ 3600 / 27 000 = 56 м2/(м3∙ с)

 

Рассчитанные по формуле (20) значения фракционной степени очистки по действительной скорости внесем в таблицу:

 

vi 3.67 18,03 36,07 72,15 108,22 144.3 180.37
ηф

 

Общая степень очистки газа в электофильтре по формуле (21) составит:

η= (85∙ 5 + 100 ∙10 + 100∙ 15 + 100∙ 20 + 100∙ 20 + 100∙ 20) /100 =99,25%

 

Содержание пыли в очищенном газе будет

Q2=q1[(100- η)/100] = 10 [(100-99,25)/100]=0,075 г/м3 или 75 мг/м3.

 

 

Задание на расчет электрофильтра

 

Рассчитать электрические параметры и степень очистки газа при использовании фильтра ЭГА, исходя из данных варианта. Представленных в таблице 3.

Таблица 3 - Варианты заданий

 

№ варианта Количество газа, V3 Температура газа,о С Содержание пыли в газе, q, г/м3 Разрежение в системе,p,Па
20 000
21 000
22 000
23 000
24 000
25 000
26 000
27 000
28 000
29 000

 

Для всех вариантов:

1.Фракционный состав пыли характеризуется следующими данными:

 

Средний радиус частиц, ri, мкм 0,5 2,5 5,0
% (по массе)

2.Барометрическое давление pбар=1,013∙105 Па.

3.Состав газа: 13 % СО2, 6,5 % О2, 8,5 % Н2О и 72 % N2.

3.Значение постоянной Сезерленда: для воздуха С = 124, азота С=114, водяного пара С=961, двуокиси углерода С=254, окиси углерода С= 100, аммиака С=626, двуокиси серы С=396, кислорода С=131.

 





sdamzavas.net - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...